關(guān)于瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)的研究

陳陽(yáng)

（黑龍江天和項(xiàng)目管理有限公司15000）

摘 要：瀝青混合料作為一種產(chǎn)品其質(zhì)量是第一位的，不同地區(qū)的不同工程項(xiàng)目，對(duì)瀝青混合料的性能要求異同并存。作為瀝青混合料的設(shè)計(jì)工程師，首先應(yīng)當(dāng)用某種方法設(shè)計(jì)出滿(mǎn)足質(zhì)量要求的瀝青混合料產(chǎn)品，由于質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)在基本要求以上是一個(gè)彈性區(qū)域，在這個(gè)彈性區(qū)域內(nèi)可再進(jìn)行性?xún)r(jià)比優(yōu)化，由此可獲得性?xún)r(jià)比最好的瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)方案。由于瀝青混合料使用量較大，成本不斷攀升，獲得技術(shù)上滿(mǎn)足要求，經(jīng)濟(jì)上比較合理的配合比設(shè)計(jì)方案可為經(jīng)濟(jì)社會(huì)節(jié)約大量資金成本，探索性?xún)r(jià)比優(yōu)化途徑勢(shì)在必行。對(duì)瀝青混合料質(zhì)量，不同學(xué)者在理論研究和實(shí)踐研究中提出了不少優(yōu)化方法。本文按照《瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程（JTJ052-2000）》，結(jié)合黑龍江省當(dāng)?shù)刈匀粴夂蚣暗刭|(zhì)水文等條件，對(duì)碾子山至北安二級(jí)公路進(jìn)行瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：礦質(zhì)混合料配合比設(shè)計(jì) 最佳油石比

瀝青混合料一般用了公路工程的面層，而面層直接面臨大氣和汽車(chē)荷載的作用，所以要求具備溫度穩(wěn)定性和水穩(wěn)定性，故瀝青混合料配合比設(shè)計(jì)尤為關(guān)鍵重要。瀝青混合料配合比的任務(wù)就是通過(guò)確定粗集料、細(xì)集料、填料和瀝青之間的比例關(guān)系，使瀝青混合料的各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到工程要求，以使得具備更優(yōu)異的路用性能。

配合比設(shè)計(jì)分為礦質(zhì)混合料組成設(shè)計(jì)和確定瀝青最佳用量?jī)刹糠帧?/p>

一 礦質(zhì)混合料的配合比組成設(shè)計(jì)

礦質(zhì)混合料配合比組成設(shè)計(jì)的目的是選配一個(gè)具有足夠密實(shí)度并且有較高內(nèi)摩阻力的礦質(zhì)混合料，可以根據(jù)級(jí)配理論，計(jì)算出需要的礦質(zhì)混合料的級(jí)配范圍。但為了應(yīng)用已有的研究成果和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，通常是采用規(guī)范推薦的礦質(zhì)混合料級(jí)配范圍來(lái)確定。

根據(jù)道路等級(jí)、路面類(lèi)型、所處結(jié)構(gòu)層位確定瀝青混合料的類(lèi)型，我們選用AC-10作為新賓高速公路的表面層，并對(duì)此進(jìn)行配合比設(shè)計(jì)。

二 確定最佳瀝青用量

按上述計(jì)算所得礦質(zhì)集料級(jí)配和《規(guī)范》推薦瀝青用量范圍，細(xì)粒式瀝青混凝土（AC-10）的瀝青用量為4.5%-6.5%，采用0.5%的間隔變化，配制5組馬歇爾試件，試件拌制溫度為140℃，試件成型溫度為130℃，擊實(shí)次數(shù)兩面各夯打75次。成型試件經(jīng)24h后，測(cè)定其各項(xiàng)指標(biāo)，試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表：

經(jīng)計(jì)算OAC=5.4%

三 驗(yàn)證配合比

1.車(chē)轍試驗(yàn)是在規(guī)定的溫度下通過(guò)板狀試件與車(chē)輪間往復(fù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，使試塊在車(chē)輪重復(fù)作用下產(chǎn)生壓密、剪切、推移和流動(dòng)，從而產(chǎn)生車(chē)轍，用儀器將試塊的變形和試驗(yàn)時(shí)間進(jìn)行測(cè)定就可以用來(lái)檢驗(yàn)瀝青混合料高溫性能。該方法能夠充分模擬瀝青路面上車(chē)輪行駛的實(shí)際情況，而且試驗(yàn)方法思路清晰、簡(jiǎn)單，因此本實(shí)驗(yàn)采用車(chē)轍試驗(yàn)檢驗(yàn)混合料高溫穩(wěn)定性。按最佳瀝青用量5.4%制作車(chē)轍試件。

按《公路工程瀝青及瀝青混合料試驗(yàn)規(guī)程》T0703用輪碾成型法制作車(chē)轍試驗(yàn)試塊。在試驗(yàn)室制備成型的車(chē)轍試件，其標(biāo)準(zhǔn)尺寸為300mm 300mm 50mm。將試件連同試模一起，置于已達(dá)到試驗(yàn)溫度60℃±1℃的恒溫室中，保溫不少于5h，也不得多于24h。控制試件溫度穩(wěn)定在60℃±0.5℃ 。將試件連同試模移置于輪轍試驗(yàn)機(jī)的試驗(yàn)臺(tái)上，試驗(yàn)輪在試件的中央部位，其行走方向須與試件碾壓或行車(chē)方向一致。開(kāi)動(dòng)車(chē)轍變形自動(dòng)記錄儀，然后啟動(dòng)試驗(yàn)機(jī)，使試驗(yàn)輪往返行走，時(shí)間約1h，或最大變形達(dá)到25mm時(shí)為止。試驗(yàn)時(shí)，記錄儀自動(dòng)記錄變形曲線(xiàn)及試件溫度。測(cè)定其動(dòng)穩(wěn)定度，瀝青混合料試件的動(dòng)穩(wěn)定度按式計(jì)算。

式中：DS——瀝青混合料的動(dòng)穩(wěn)定度，次/mm；

d1 ——對(duì)應(yīng)于時(shí)間t1的變形量，mm；

d2——對(duì)應(yīng)于時(shí)間t2的變形量，mm；

C1——試驗(yàn)機(jī)類(lèi)型修正系數(shù)，曲柄連桿驅(qū)動(dòng)試件的變速行走方式為1.0

C2——試件系數(shù)，試驗(yàn)室制備的寬300mm的試件為1.0

N——試驗(yàn)輪往返碾壓速度，通常為42次/min。

經(jīng)試驗(yàn)其動(dòng)穩(wěn)定度DS為890，其結(jié)果符合規(guī)范要求。

2.按最佳瀝青用量5.4%制作馬歇爾試件，進(jìn)行浸水馬歇爾穩(wěn)定度試驗(yàn).

按T 0702標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)法成型馬歇爾試件，將恒溫水槽調(diào)節(jié)至要求的試驗(yàn)溫度，90﹟乳化瀝青混合料為60℃±1℃，將試件置于己達(dá)規(guī)定溫度的恒溫水槽中保溫，保溫時(shí)間對(duì)標(biāo)準(zhǔn)馬歇爾試件需48h。試件之間應(yīng)有間隔，底下應(yīng)墊起，離容器底部不小于5cm。將馬歇爾試驗(yàn)儀的上下壓頭放人水槽或烘箱中達(dá)到同樣溫度。將上下壓頭從水槽或烘箱中取出擦拭干凈內(nèi)面。為使上下壓頭滑動(dòng)自如，可在下壓頭的導(dǎo)棒上涂少量黃油。再將試件取出置于下壓頭上，蓋上上壓頭，然后裝在加載設(shè)備上。當(dāng)采用自動(dòng)馬歇爾試驗(yàn)儀時(shí)，將自動(dòng)馬歇爾試驗(yàn)儀的壓力傳感器、位移傳感器與計(jì)算機(jī)或X-Y記錄儀正確連接，調(diào)整好適宜的放大比例。調(diào)整好計(jì)算機(jī)程序或?qū)-Y記錄儀的記錄筆對(duì)準(zhǔn)原點(diǎn)。當(dāng)采用壓力環(huán)和流值計(jì)時(shí)，將流值計(jì)安裝在導(dǎo)棒上使導(dǎo)向套管輕輕地壓住上壓頭，同時(shí)將流值計(jì)讀數(shù)調(diào)零。調(diào)整壓力環(huán)中百分表，對(duì)零。啟動(dòng)加載設(shè)備，使試件承受荷載，加載速度為50±5mm/min。計(jì)算機(jī)或X-Y記錄儀自動(dòng)記錄傳感器壓力和試件變形曲線(xiàn)并將數(shù)據(jù)自動(dòng)存人計(jì)算機(jī)。當(dāng)試驗(yàn)荷載達(dá)到最大值的瞬間，取下流值計(jì)，同時(shí)讀取壓力環(huán)中百分表讀數(shù)及流值計(jì)的流值讀數(shù)。從恒溫水槽中取出試件至測(cè)出最大荷載值的時(shí)間，不得超過(guò)30s。

試件的浸水殘留穩(wěn)定度按式計(jì)算。

MS0=MS/MS1×100 （2）

式中： MS0——試件的浸水殘留穩(wěn)定度，%；

MS—試件的穩(wěn)定度，kN；

MS1——試件浸水4811后的穩(wěn)定度，kN

經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，測(cè)得其殘留穩(wěn)定度為96，結(jié)果符合規(guī)范要求。

四 結(jié)論

通過(guò)以上試驗(yàn)和計(jì)算，可以確定碾子山至北安二級(jí)公路上面層采用AC-10，最佳瀝青用量為5.4%。經(jīng)過(guò)試驗(yàn)路檢查發(fā)現(xiàn)，碾子山至北安二級(jí)公路具備良好的高溫穩(wěn)定性、低溫抗裂性、抗水毀能力及耐疲勞性能。

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